高三一轮试题物理（人教版）第十章第55练实验十二测量电源的电动势和内阻

第55练实验十二：测量电源的电动势和内阻分值：50分1.(10分)(2022·天津卷·9(2))实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图甲所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的U－I图像如图乙所示。(1)(2分)图甲的电路图为图中的(选填“A”或“B”)。(2)(4分)如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图乙得到该电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω。(3)(4分)实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图乙中重新绘制U－I图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将，与纵坐标轴交点的数值将(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。2.(10分)用图(a)所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1Ω，电压表的内电阻约为3kΩ。(1)(4分)利用图(a)中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r，所测量的实际是图(b)中虚线框所示“等效电源”的电动势E'和内电阻r'。若电流表内电阻用RA表示，请你用E、r和RA表示出E'、r'，并简要说明理由。(2)(4分)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图(c)中，实线是根据实验数据(图甲：U＝IR，图乙：I＝UR)描点作图得到的U－I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U－I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)在图(c)中，对应图甲电路分析的U－I图像是；对应图乙电路分析的U－I图像是。(3)(2分)综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图(a)中的(填“甲”或“乙”)。3.(10分)在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室仅提供下列实验器材：A.干电池两节，每节电动势约为1.5V，内阻约几欧姆B.直流电压表V1、V2，量程均为0~3V，内阻约为3kΩC.定值电阻R0，阻值为5ΩD.滑动变阻器R，最大阻值为50ΩE.开关和导线若干(1)(6分)原理图如图甲所示，实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1－U2图像如图乙所示，图线斜率为k，与横轴的截距为m，则电源的电动势E＝，内阻r＝(均用k、m、R0表示)。(2)(4分)该实验方法产生的误差是由于，属于误差。4.(10分)(2023·湖北卷·12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：电压表(量程0~3V，内阻很大)；电流表(量程0~0.6A)；电阻箱(阻值0~999.9Ω)；干电池一节、开关一个和导线若干。(1)(2分)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。(2)(4分)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为V(保留3位有效数字)、内阻为Ω(保留2位有效数字)。(3)(2分)该小组根据记录数据进一步探究，作出1I－R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距，结合(2)问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为Ω(保留2位有效数字)(4)(2分)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值(填“偏大”或“偏小”)。5.(10分)(2021·全国乙卷·23)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5V)和内阻r(小于2Ω)。图中电压表量程为1V，内阻RV＝380.0Ω；定值电阻R0＝20.0Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9Ω；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：(1)(2分)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；(3)(2分)根据图(a)所示电路，用R、R0、RV、E和r表示1U，得1U＝(4)利用测量数据，作1U－R图像，如图(b)(5)(4分)通过图(b)可得E＝V(保留2位小数)，r＝Ω(保留1位小数)；(6)(2分)若将图(a)中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为E'，由此产生的误差为|E'-EE|×100%＝%(保留

答案精析1.(1)B(2)4.51.8(3)不变变大解析(1)通过观察实物图可知电流表相对电源外接，故电路图为B；(2)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir有U＝－Ir＋E则U－I图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E，斜率绝对值是电池的内阻r，根据题图乙结合上述分析可知电池电动势E＝4.5V；内阻r＝4.52.5Ω＝1.8(3)分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用，使得电流表的示数小于流过电池的电流，考虑电压表内阻RV的影响，流过电压表的电流为IV＝U可知流过电池的电流为I＝I测＋U测RV，I因电压表内阻RV不变，随着电压值U测减小，电压表电流IV减小，当电压值U测趋于0时，I趋近于I测，在图乙中重新绘制的U－I图线如图所示故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变，与纵坐标轴交点的数值将变大。2.(1)E'＝E，r'＝r＋RA理由见解析(2)CA(3)乙解析(1)断路时，“等效电源”路端电压的数值E等于其电动势，故E'＝E。电源和电流表串联，则“等效电源”的内电阻r'＝r＋RA。(2)题图甲电路中，由于电流表的分压，内电阻的测量值为电源和电流表串联后的总电阻，比实际电源的内电阻大，对应实线斜率的绝对值比虚线的大。但当电流为零时，电流表的内电阻对测量没有影响，实线和虚线重合，故C正确；题图乙电路中，由于电压表的分流，内电阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻，比实际电源的内电阻小，对应实线斜率的绝对值比虚线的小。但当电压为零时，电压表的内电阻对测量没有影响，实线和虚线重合，故A正确。(3)由实验数据可知，题图甲电路中，测量值r'＝r＋RA约1.1Ω，真实值r约1Ω，相对误差在10%左右；题图乙电路中电压表内电阻较大，分流较小，可忽略，故乙电路的误差较小，应选择乙。3.(1)kmk-1R0k-1解析(1)根据题图甲结合闭合电路欧姆定律可得E＝U2＋U2整理可得U1＝R0＋rr则有k＝R0＋rr，0＝解得E＝kmk-1，r(2)该实验方法产生的误差是由于电压表V2的分流引起的，属于系统误差。4.(1)见解析图(2)1.580.64(3)2.5(4)偏小解析(1)实物连线如图：(2)由电路图结合闭合电路的欧姆定律可得U＝E－Ir由题图(c)可知E＝1.58V内阻r＝1.58-1.370.33Ω≈0.64(3)根据E＝I(R＋RA＋r)可得1I＝1E由题图(d)可知RA＋rE＝2解得RA≈2.5Ω(4)由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与干电池内阻的并联值，即实验中测得的干电池内阻偏小。5.(1)15.0(3)R0＋RV(5)1.551.0(6)5解析(1)为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电压表满偏电压大，当电压表满偏时有U代入数据解得R＋r＝9.5Ω，故R>7.5Ω因此电阻箱接入电路的电